虚拟样机技术在载人航天发射场中的应用.pdf

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1、第２０卷第３期载人航天Ｖｏｌ．２０Ｎｏ．３２０１４年５月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＭａｙ２０１４虚拟样机技术在载人航天发射场中的应用贾立德，郑永煌，李建忠，徐晓娅（中国酒泉卫星发射中心试验技术部，兰州７３２７５０）摘要：虚拟样机技术是航天发射场信息化建设、综合维修保障能力提升的重要途径和方法。介绍了载人航天发射场脐带塔等关键设备三维可视化建模、基于有限元法的回转平台结构静动特性分析、电缆摆杆等发射场复杂电气控制设备虚拟仿真与训练系统、脐带塔封闭区温度场建模与评估等虚拟样机技术在发射场４个方面的典型应用情况，系统总结了虚拟样机技术在发射场应用的特点、作用和规律。同时，对虚拟样机技

2、术在未来发射场中的应用作了展望分析。关键词：载人航天发射场；虚拟样机技术；虚拟仿真；信息化中图分类号：Ｖ５５１．５；ＴＨ５５畅１文献标识码：Ａ文章编号：１６７４-５８２５（２０１４）０３-０２２３-０５ApplicationofVirtualPrototypeTechnologyintheMannedSpaceLaunchSiteＪＩＡＬｉｄｅ，ＺＨＥＮＧＹｏｎｇｈｕａｎｇ，ＬＩＪｉａｎｚｈｏｎｇ，ＸＵＸｉａｏｙａ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ＪｉｕｑｕａｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＬａｕｎｃｈＣｅｎｔｅｒ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３２７５０，Ｃｈｉｎａ）Abst

3、ract：Ｆｏｕｒｔｙｐｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｖｉｒｔｕａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅｍａｎｎｅｄｓｐａｃｅｌａｕｎｃｈｓｉｔｅｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｖｉｓｕａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｋｅｙｍｅｃｈａｎｉｃａｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ，ｓｔａｔｉｃａｎｄｄｙｎａｍｉｃａｎａｌ-ｙｓｉｓｏｆｋｅｙｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｉｔｈｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ（ＦＥＭ），ｖｉｒｔｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｒａｉｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｅｌｅｃｔｒｏ-ｃｏｎｔｒｏｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕ

4、ｒｅｆｉｅｌｄｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｌｏｓｉｎｇｓｐａｃｅ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｖｉｒｔｕａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｍａｎｎｅｄｓｐａｃｅｌａｕｎｃｈｓｉｔｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｖｉｒｔｕａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｎ-ｎｅｄｓｐａｃｅｌａｕｎｃｈｓｉｔｅｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ａｆｔｅｒｔｈａｔ，ｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｖｉｒｔｕａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｔｅｃｈｎ

5、ｏｌ-ｏｇｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｍａｎｎｅｄｓｐａｃｅｌａｕｎｃｈｓｉｔｅｗａｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Keywords：ｍａｎｎｅｄｓｐａｃｅｓｈｉｐｌａｕｎｃｈｉｎｇｓｉｔｅ；ｖｉｒｔｕａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｖｉｒｔｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｉｎｆｏｒ-ｍａｔｉｚａｔｉｏｎ了航空航天、工程机械、造船等多个方面，如火星１引言探测器“探路号”的设计，波音７７７飞机的设计，［２，３］载人航天发射场是飞船、运载火箭等产品测以及重大故障问题和过程的再现与分析等。［１］试发射过程中使用的所有地面设施设备总称。虚拟样机技术是指基于产品计算机仿真模型随着航天发射任务的日益

6、增多，对发射场设施设的数字化设计、分析与优化方法。它以计算机仿备的可靠性安全性和精细化维修保障能力要求越真和建模为依托，融合智能化设计技术、并行工来越高。传统的基于定性手段和经验的维修保障程、仿真工程等，最终目标是对产品的设计、使用［１］方法已经越来越不适应新的任务要求。性能进行精确、量化分析与预测，从而达到设计和［２-７］虚拟样机技术是上世纪９０年代中后期随着维护使用管理的最优化。计算机技术的发展而发展起来的。在美国、德国、虚拟样机技术是在ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ和物理日本等发达国家，虚拟样机技术的应用领域涵盖样机的基础上发展起来的，其基础为多体系统动收稿日期：２０１４-０１-０５；修

7、回日期：２０１４-０５-０４作者简介：贾立德（１９８１-），男，博士，高级工程师，研究方向为航天发射场综合维修保障技术。Ｅ-ｍａｉｌ：４９７１３３９＠ｑｑ．ｃｏｍ２２４载人航天第２０卷力学、结构有限元理论、其他领域物理系统的建模性，决定了发射场虚拟样机技术的应用首先具有与仿真理论等，是产品的多领域数字化建模的集面向设施设备全寿命周期综合应用的显著特点。合体，包含有真实产品的所有关键特征。虚拟样也就是说，发射场虚拟样机技术的应用不仅注重机的三个要